Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технологии получения высокочистого нитрида титана методом водородного восстановления TICl4 Гречко, Елена Гавриловна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гречко, Елена Гавриловна. Разработка технологии получения высокочистого нитрида титана методом водородного восстановления TICl4 : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.16.03 / Северо-Кавказский гос. технологич. ун-т.- Владикавказ, 1996.- 19 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-1/1000-4

Введение к работе

Актуальность теньи

Интенсивное развитие современной техники поставило перед исследователями задачу создания высокотемпературных высокочистых материалов с заданными свойствами.

Одним из таких материалов является нитрид титана. Он является перспективным материалом в качестве эрозионно-, коррозионно- и износостойких покрытий, находит широкое применение в электронике, машиностроении, химической технологии, медицине. Благодаря целому ряду достоинств, наиболее перспективным методом формирования этих покрытий, а также получения нитрида титана в виде порошка является осаждение и синтез из парогазовых сред, частным случаем которого является метод водородного восстановления.

Отеугствие в нашей стране производства высокочнетых тугоплавких соединений и, в то же время, наличие в ряде развитых стран производства таких материалов указывает на актуальность поставленной задачи.

Цепь работы

Исследование физико-химических условий осаждения нитрида титана высокой чистоты из парогазовой смеси на подложки различных форм и размеров.

Идея работы

Данная работа посвящена исследованию возможностей получения порошков и покрытий из нитрида титана методом восстановления титана из смеси ТІСЦ + Ш в присутствии азота.

Методика исследования и аппаратура.

Теоретическая часть исследований заключалась в термодинамическом анализе равновесий в системе Ti-N-Cl-H с использованием алгоритма, основанного на поиске глобального минимума потенциала

-2-Гиббса.

Нитрид титана получали в специально разработанной аппаратуре высокотемпературного восстановления титана из его тетрахлорида водородом. Использованы методы получения тетрахлорида титана, водорода и азота высокой чистоты, расход которых в процессе получения нитрида титана поддерживали автоматически. Измерение температуры в рабочем пространстве производили с помощью оптических пирометров. Математическое моделирование процессов получения нитрида титана проводили с использованием методов математической статистики. Идентификация математических моделей была проведена с помощью ЭВМ. Все регрессионные уравнения адекватны экспериментальным данным с уровнем значимости 0,05 .

Научная новизна

1. Детально исследованы условия термодинамического равновесия в системе Ti-N-Cl-H. Построены два типа мультидиаграмм изотермических сечений для трех давлений - 0,01, 0,1 и 1,0 МПа - в диапазоне температур 700-2000 К; построена диаграмма выходов TiN в зависимости от числа молей водорода и азота; построена диаграмма равновесных составов по всем компонентам системы в указанном диапазоне температур при Р = 0,1 Бар и стехиометрическом составе исходной смеси.

  1. С помощью статистических методов с применением ЭВМ получены математические модели водородного восстановления тетрахлорида титана в виде многофакторннх адекватных математических моделей. Выведены уравнения зависимости скорости осаждения нитрида титана и его извлечения от расхода реагентов и температуры.

  2. Получены экспериментальные энергии активации процесса. При температуре ниже 1200С лимитирующим фактором при образовании твердой фазы нитрида титана является энергия активации кристаллизации. В этом режиме скорость образования новых центров кристаллизации превалирует над скоростью дальнейшего роста кристаллов. Осадок

-3-нитрида титана в указанных условиях является мелкокристаллическим, а энергия активации равна 98,24 кДж/моль. При температуре выше 1200С лимитирующим фактором становится диффузия в газовой фазе. Осадок нитрида титана, полученный в этих условиях является крупнокристаллическим или порошкообразным, а энергия активации диффузии равна 11,35 кДж/моль.

Практическая тачимость работы

1. На основании проведенных исследований разработана экологически чистая технология получения порошков и покрытий из нитрида титана методом водородного восстановления из парогазовой смеси (ПГС).

2. Разработаны и сконструированы установки для получения покрытий и порошков из нитрида титана на подложках различной формы. Всего создано три типа установок, различающихся по способу нагрева в реакционной зоне.

  1. Определены оптимальные области технологических параметров.

  2. Построены диаграммы, позволяющие определять условия получения мононитрида титана высокой чистоты.

5. Проведенный анализ полученных образцов показал, что полученный материал удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к соединениям подобного рода по химической чистоте, инертности, цвету и механическим свойствам. Высокая чистота и коррозионная стойкость нитрида титана, получаемого по разработанной технологии, делают его полностью безопасным для здоровья при использовании в медицинских и других целях (зубопротезирование, упрочнение ножей для разделки пищевых продуктов и др.).

Положения, выносимые на защиту

1. Термодинамический анализ системы Ti-N-Cl-H с представлением графических результатов расчета равновесий.

  1. Зависимость выхода TiN от содержания № к Нг в парогазовой смеси.

  2. Закономерности процесса осаждения нитрида титана из газовой фазы на нагретых поверхностях различных форм и размеров и разработка технологии получения покрытий и порошков нитрида титана в процессе водородного восстановления его тетрахлорида.

4. Зависимость скорости осаждения и извлечения титана в целевую фазу от технологических параметров процесса.

5. Опытно-промышленные установки для получения нитрида титана на подложках разной формы.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технической конференции СКГМИ (г.Владикавказ, 1993 г.) и научно-технических конференциях СКГТУ (г.Владикавказ, 1995, 1996 гг.).

Публикации

Основные результаты диссертации изложены в 5-ти статьях.

Структура и объен работы

Часть диссертационной работы выполнена в институте "ГИРЕДМЕТ".

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, библиографического списка из 70 наименований, 1 приложения и содержит 136 стр. машинописного текста, 28 рисунков и 13 таблиц.